KR20040086473A - 직선형 액츄에이터 - Google Patents

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KR20040086473A
KR20040086473A KR10-2004-7013696A KR20047013696A KR20040086473A KR 20040086473 A KR20040086473 A KR 20040086473A KR 20047013696 A KR20047013696 A KR 20047013696A KR 20040086473 A KR20040086473 A KR 20040086473A
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미야자와오사무
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

슬라이더를 직접 구동(이동)하기 위한 직선형 액츄에이터는, 슬라이더와, 그 슬라이더가 직선적으로 이동 가능하게 설치된 액츄에이터 본체를 구비하는 액츄에이터 유닛을 포함하며, 액츄에이터 본체는, 베이스와, 슬라이더를 이동시키기 위한 진동체와, 슬라이더를 이동 가능하게 지지하는 2개의 롤러와, 진동체를 슬라이더에 대해 가압하는 가압 수단과, 진동체의 각 전극으로의 통전 패턴을 선택하면서, 그 전극으로 통전하는 통전 회로를 구비하고 있다. 롤러의 외주면에는, 각각 홈이 형성되어 있고, 이들 홈 내에 각각 슬라이더가 배치되어 있다.

Description

직선형 액츄에이터{LINEAR ACTUATOR}
일본 특허 공개 평성 제 7-184382 호 공보에는, 슬라이더가 축에 대해서 이동 가능하게 설치되고, 진동 요소(마이크로모터)의 압전 소자(piezoelectric element)에 교류 전압을 인가하여 진동 요소를 진동시키고, 그 진동에 의해서 슬라이더에 힘을 가하여 슬라이더를 축을 따라 이동시키는 기구가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 기구에서는, 진동 요소로부터 슬라이더에 가해지는 가압력(pushing force)에 의해서 마찰 구동이 발생하기 때문에, 그러한 가압력에 따라 슬라이더와 축간의 마찰저항이 증대하고, 손실이 크고, 또한, 상기 마찰저항이 너무 커서 슬라이더가 이동하지 않는 경우가 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은, 간단한 구조로, 소형화, 특히 박형화의 이점을 가지며, 그리고 슬라이더를 원활하고 확실하게 이동시키는 것을 가능하게 하는 직선형 액츄에이터를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 직선형 액츄에이터는, 적어도 하나의 액츄에이터 유닛을 구비한다. 이 액츄에이터 유닛은, 슬라이더와, 이 슬라이더를 이동 가능하게 지지하는 복수의 롤러와, 상기 슬라이더에 접촉해서 슬라이더와 마찰 접촉하는 진동 요소를 포함하고, 진동 요소는 적어도 하나의 압전 소자를 구비하며, 상기 진동 요소는 적어도 하나의 압전 소자에 교류 전압을 인가하면 진동하여, 그에 따라 진동에 의해서 슬라이더에 반복적으로 힘을 가하여 슬라이더를 직선적으로 이동시킨다.
따라서, 마찰 저항을 감소시키는 것이 가능하고, 이에 의해 슬라이더를 원활하고 확실하게 직선적으로 이동시킬 수 있다. 또, 진동 요소를 이용하여 슬라이더를 이동시킴으로써, 즉 진동 요소를 이용하여 슬라이더를 직선적으로 이동시킴으로써, 전체의 직선형 액츄에이터를 소형화, 특히 박형화할 수 있다. 또한, 직선형 액츄에이터의 구조를 간단하게 할 수 있어, 이에 의해 제조 비용을 저감하는 것이 가능하다. 또한, 통상의 모터를 사용하지 않기 때문에, 전자 노이즈(electromagnetic noise)를 완벽하게 제거하는 것이 가능하고, 전자 노이즈가 존재하는 경우에도, 그러한 노이즈는 적기 때문에, 주변 장치에 영향을 미치는 것을 방지 할 수 있다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 적어도 하나의 액츄에이터 유닛이 복수 의 액츄에이터 유닛을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 다수의 액츄에이터 유닛은 대략 평행한면내에 적층 배열로 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 상기 직선형 액츄에이터가 액츄에이터 유닛의 롤러를 회전 가능하게 지지하기 위한 적어도 하나의 공통 축과, 액츄에이터 유닛의 진동 요소를 지지하기 위한 적어도 하나의 공통 축을 추가로 포함하는 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 상기 슬라이더를 정지 상태에 유지하는 제 1 모드와, 상기 슬라이더의 이동을 가능하게 하는 제 2 모드와, 상기 슬라이더를 정방향으로 이동시키는 제 3 모드와, 상기 슬라이더를 역방향으로 이동시키는 제 4 모드를 포함하는 진동 패턴을 갖고, 상기 진동 요소의 진동 패턴을 변경 함으로써, 상기 제 1 모드와, 상기 제 2 모드와, 상기 제 3 모드와, 상기 제 4 모드 중 어느 하나의 모드를 선택할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 상기 슬라이더를 정지 상태에 유지하는 제 1 모드와, 상기 슬라이더의 이동을 가능하게 하는 제 2 모드와, 상기 슬라이더를 정방향으로 이동시키는 제 3 모드와, 상기 슬라이더를 역방향으로 이동시키는 제 4 모드를 포함하는 다수의 진동 모드를 포함하는 진동 패턴을 구비하고, 상기 진동 요소는 복수의 분할된 전극을 구비하여, 상기 전극을 거쳐서 적어도 하나의 압전 소자에 교류 전압을 인가할 때 진동 소자가 진동하도록 하고, 진동 요소의 각 전극에 대한 교류 전압의 인가 패턴을 변경함으로써, 상기 제 1 모드와, 상기 제 2 모드와, 상기 제 3 모드와, 상기 제 4 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서, 직선형 액츄에이터는 롤러를 회전 가능하게 지지하기 위해 대응하는 롤러의 중앙에 위치된 적어도 하나의 축을 더 포함하고, 상기 슬라이더는, 상기 롤러에 의해 지지될 홈 내에 위치하고, 상기 축의 직경은, 슬라이더를 지지하는 롤러의 부분보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서, 상기 슬라이더는 활주부(sliding portion)를 구비하고, 활주부는 막대 형상 또는 판형상을 하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서, 상기 진동 요소는, 판형상을 하고 있고, 상기 진동 요소와 상기 슬라이더가 대략 동일 평면에 위치하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서, 상기 진동 요소는, 적어도 하나의 판형상의 압전 소자와, 금속재료로 이루어진 적어도 하나의 보강판을 포함하는 적층체로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서, 진동 요소는 진동 요소를 지지하도록 진동 요소로부터 돌출하여 설치되는 아암부를 구비하고, 진동 요소는 이 아암부에 의해서 슬라이더와 접촉하게 되고, 진동 요소는 슬라이더에 접촉하는 부분을 가지며, 아암부 및 접촉부는 보강판상에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 상기 진동 요소를 상기 슬라이더와 접촉하게 하는 가압 수단을 더 포함하고, 상기 진동 요소는 진동 요소를 지지하도록 진동 요소로부터 돌출하여 설치되는 아암부를 구비하고, 진동 요소는 슬라이더에접촉하는 부분을 가지며, 상기 가압 수단의 적어도 일부와, 아암부와, 접촉부는 보강 판상에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서, 상기 가압수단은, 상기 진동 요소를 상기 슬라이더에 대해 가압하는 힘을 조절하는 조절기구를 구비하고, 상기 조절 기구의 적어도 일부는 상기 보강판과 일체적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 상기 진동 요소는 슬라이더에 접촉하는 부분을 갖고, 상기 접촉부는 상기 슬라이더의 이동 방향에 있어서 상기복수의 롤러 중 2개의 롤러 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서, 슬라이더는 굴곡진동의 공진 주파수를 가지며, 상기 직선형 액츄에이터는 슬라이더의 굴곡진동의 공진 주파수와 진동 요소의 진동의 주파수의 m 배(단, m은 모든 자연수)가 실질적으로 일치하지 않고, 그리고 상기 슬라이더의 굴곡진동의 공진 주파수의 n배(단, n은 모든 자연수)와 상기 진동 요소의 진동의 주파수가 실질적으로 일치하지 않도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 상기 슬라이더의 이동을 규제하는 이동 규제 수단을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 직선형 액츄에이터에서는, 상기 이동 규제 수단은 상기 슬라이더에 설치되고, 상기 롤러에 접촉해서 해당 슬라이더의 이동을 규제하는 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 직선형 액츄에이터에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 1 실시 형태를 도시하는 평면도,
도 2는 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터의 A-A선에서의 단면도,
도 3은 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 사시도,
도 4는 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 진동 상태를 도시하는 평면도,
도 5는 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 진동 상태를 도시하는 평면도,
도 6은 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터의 회로구성을 도시하는 블록도,
도 7는 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 2 실시 형태에 있어서의 진동 요소의 사시도,
도 8은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 2 실시 형태에 있어서의 회로구성을 도시하는 블록도,
도 9는 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 3 실시 형태를 도시하는 평면도,
도 10은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 4 실시 형태를 도시하는 단면도,
도 11은 도 10에 도시하는 직선형 액츄에이터의 B-B선에서의 단면도,
도 12는 본 발명의 직선형 액츄에이터를 점자 표시 장치에서 점자를 구동하는데 사용하는 경우의 구성예를 도시하는 사시도,
도 13은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 5 실시 형태에 따른 진동 요소를 도시하는 사시도,
도 14는 도 13에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 진동 상태를 도시하는 평면도,
도 15는 도 13에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 진동 상태를 도시하는 평면도,
도 16은 도 13에 도시한 직선형 액츄에이터의 진동 요소의 구동 특성을 도시하는 그래프,
도 17는 본 발명에 따른 직선형 액츄에이터의 제 6 실시 형태를 도시하는 단면 평면도.
이하, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제1실시 형태를 도시하는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터의 A-A선 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 사시도이다. 도 4 및 도 5는, 각각 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 진동 상태를 도시하는 평면도이다. 도 6은 도 1에 도시하는 직선형 액츄에이터의 회로구성을 도시하는 블록도이다. 여기서, 도 1을 이용하는 하기의 설명에서는, 도 1의 상측을 "상부", 하측을 "하부", 좌측을 "왼쪽", 우측을 "오른쪽"이라 칭한다.
이들 도면에 도시하는 직선형 액츄에이터(1)는 슬라이더(2)를 직접 구동(이동)하는 액츄에이터이며, 슬라이더(2)와, 그 슬라이더(2)가 직선적 이동하도록 설치된 액츄에이터 본체(3)로 구성된 판 형상의 액츄에이터 유닛(10)을 구비한다.
도 1, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 액츄에이터 본체(3)는, 판 형상의 베이스(베이스 판)(4)과, 슬라이더(2)에 마찰 접촉해서 슬라이더(2)를 이동시키는 진동 요소(6)와, 슬라이더(2)와 구름 접촉하여 슬라이더(2)를 이동 가능학 지지하는 2개의 롤러(51, 52)와, 진동 요소(6)를 슬라이더(2)에 대해 가압하는 가압수단(7)과, 진동 요소(6)의 각 전극(후술함)에 대한 총전 패턴을 선택하고 그 전극에 전류를 전도하는 통전 회로(20)를 포함한다.
슬라이더(2)는, 강체, 즉, 적절한 강성을 갖는 이동 가능한 본체(피동체)이다. 이 슬라이더(2)의 형상은, 특히 한정되지 않지만, 슬라이더(2)의 활주부의 형상은, 예컨대, 막대 형상, 판 형상등이 바람직하고, 특히, 후술하는 진동 요소(6)의 돌출부(66)와 접촉하는 부분(접촉부)은 평면인 것이 바람직하다.
슬라이더(2)의 상기 접촉부를 평면으로 함으로써, 슬라이더(2)를 진동 요소(6)의 돌출부(66)에 대해 가압할 때 두께 방향의 결합의 어긋남을 방지할 수 있다.
본 실시형태에서는, 슬라이더(2)는 횡단면의 형상이 대략 4각형인 막대 형상으로 되어 있고, 즉, 슬라이더(2)는 대략 직사각형의 긴 평행 6면체로서 형성되어 있고, 그 길이 방향(축방향)으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
이 슬라이더(2)에는, 롤러(51 및 52)(후술함)에 접촉해서 슬라이더(2)의 이동을 규제하는 2개의 돌출부(21 및 22)(이동 규제 수단)가 형성되어 있다.
돌출부(21)는, 도 1에서 슬라이더(2)의 하측에 있고, 롤러(51)보다 좌측, 즉, 좌측 단부에 위치하고, 돌출부(22)는 도 1에서 슬라이더(2)의 하측에 있고, 롤러(51)보다 우측, 즉 우측 단부에 위치하고 있다.
이와 관련하여, 상기 돌출부의 위치 및 수는 이에 한정되지 않고, 예컨대, 돌출부가 롤러(51)와 롤러(52)의 사이에 배열될 수도 있고, 그리고 단 하나의 돌출부만이 제공될 수도 있다.
진동 요소(6)는 판형상으로 형성되어 있고, 그리고 베이스(4)와 평행한 자세로 베이스(4)의 일 면(도 2의 좌측)에 배열되어 있다. 또, 진동 요소(6)에 하기에 상세히 설명한다.
롤러(51 및 52)는, 정방향 및 역방향으로 회전 가능하게 롤러(51, 52)의 중앙에 각각 위치된 축(512, 522)에 의해서 베이스(4)와 평행한 자세로 베이스(4)의 표면중 하나(도 2의 좌측)상에 지지되어 있다.
이들 롤러(51 및 52)의 주위면(외주면)에는, 각각 홈(511 및 521)이 외주를 따라 형성되어 있다.
상기 롤러(51)와 롤러(52)는, 소정 거리를 두고 좌우 방향[즉, 롤러(51)가 좌측, 롤러(52)가 우측)에 수평으로 배열되어 있고, 이들 롤러(51)의 홈(511) 내부 및 롤러(52)의 홈(521) 내부에, 각각 슬라이더(2)가 배열(위치)되어 있다.
이와 관련하여, 상기 롤러(51)의 축(512)의 직경은, 슬라이더(2)를 지지하는 롤러(51)의 부분[홈(511)의 바닥부]의 직경보다 작게 설정되는 것이 바람직하고, 동일하게, 상기 롤러(52)의 축(522)의 직경은, 슬라이더(2)를 지지하는 롤러(52)의 부분[홈(521)의 바닥부]의 직경보다 작게 설정되는 것이 바람직하다.
이러한 방법으로, 롤러(51, 52)의 구름 저항을 저감하는 것이 가능하고, 이에 의해서 슬라이더(2)를 보다 원활하고 확실하게 이동시키는 것이 가능하다.
또한, 진동 요소(6)는, 슬라이더(2)의 상측, 즉, 롤러(51 및 52)의 상측에 배열되고, 그에 따라 돌출부(66)가 슬라이더(2)의 이동 방향에 있어서 롤러(51)와 롤러(52) 사이에 위치하도록 배열된다. 이 진동 요소(6)는, 진동 요소(6)의 짧은 변(601)이 슬라이더(2)의 이동 방향과 대략 평행한 자세로, 즉 진동 요소(6)의 긴 변(602)이 슬라이더(2)의 이동 방향과 대략 수직이 되는 자세로 배열되고, 돌출부(66)의 선단부가 상측으로부터 슬라이더(2)에 접촉한다.
상기 진동 요소(6) 및 롤러(51 및 52)는, 각각 도 1의 하측으로부터 보았을 때, 그들 전체가 대략 동일선상에 위치하도록 배열된다. 즉, 진동 요소(6) 및 슬라이더(2)는 대략 평행하게 배열되고, 대략 동일 평면에 위치되어 있다. 따라서, 전체의 직선형 액츄에이터(1)를 얇게 하는 특별한 이점이 있다.
가압수단(7)은 베이스(7)에 대해서 축(7l1)을 중심으로 회동(변위) 가능하게 설치된다. 이 가압수단(7)은, 진동 요소(6)를 지지하는 지지부(71)와, 지지부(71)를 슬라이더(2)측으로 가압하는 가압부재(72)를 갖고 있다.
지지부(71)는, 거의 직사각형의 판 형상을 갖도록 형성되고, 그리고 베이스(4)와 평행한 자세로 도 1의 좌측 단부에서, 상기 축(711)에 의해 회전 가능하게 베이스(4)의 표면 중 하나(도 2의 좌측)에 지지되어 있다. 또한, 지지부(71)의 도 1중 우측 단부에는, 볼트(13)가 끼워지는 나사 구멍(712)이 형성되어 있다.
가압부재(72)는 탄성을 가지며, 자연 상태에서 도 1의 좌측이 볼록면(convexity)을 형성하도록 만곡(굴곡)된 막대 형상 또는 판 형상이다. 이 가압 부재(72)는 그 자연상태보다도 더욱 만곡한 상태, 즉, 탄성 변형한 상태로 설치되어 있다.
도 1에서 가압부재(72)의 상측 단부에는, 볼트(12)의 선단부에 접촉하는 접촉부(721)가 설치되고, 도 1에서 가압 부재(72)의 하측 단부에는, 거의 원형의 고정부(722)가 설치된다. 이 고정부(722)에는, 볼트(13)를 삽입하는 구멍(723)이 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 상기 가압부재(72)와, 접촉부(721)와, 고정부(722)와, 진동 요소(6)의 보강판(63)(후술함), 아암부(68) 및 돌출부(66)가 일체로(하나의 부재로서)형성되어 있다.
또한, 베이스(4)의 표면 중 하나(도 2의 좌측)에는, 볼트(12)를 부착하는 부착부(41)가 돌출하여 설치되어 있다. 이 부착부(41)에는, 볼트(12)와 나사 결합 하는 나사구멍(411)이 도 1의 종방향을 따라서 형성되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 진동 요소(6)는, 베이스(4)에 대하여 회전 가능하게 설치된 지지부(7l)에 의해 지지되어 있다.
즉, 도 1에서 지지부(71)의 우측 단부에는, 진동 요소(6)가 연결되어 있다. 이 경우, 고정부(722)의 구멍(723)이 나사구멍(712)에 중첩되어, 볼트(13)가 구멍(723)을 통해서 삽입되고 나사구멍(712)에 나사 결합하여 볼트(13)를 거기에 고정한다. 따라서, 도 1에서 고정부(722)가 지지부(7l)의 우측 단부에 고정되어, 진동 요소(6)가 지지부(71)에 연결되어 있다.
또한, 진동 요소(6)의 종방향이 지지부(71)의 종방향과 대략 직교하는 자세로, 지지부(71)과 진동 요소(6)가 연결되어 있다.
이렇게 하여, 진동 요소(6)는 아암부(68)상의 지지부(71)에 의해서[즉, 아암부(68)를 거쳐서] 지지되어 있다.
후술하는 바와 같이, 아암부(68)는 탄성(가요성)을 갖고 있고 비교적 유연하기 때문에, 진동 요소(6)의 진동의 억제를 감소시키고, 지지부(71)에 대하여 진동을 차단하는 기능을 갖는다. 바꾸어 말하면, 아암부(68)는, 진동 요소(6)의 진동이 지지부(71)에 흡수(억제)되는 것을 방지한다. 따라서, 진동 요소(6)는, 비교적 큰 진폭으로 자유롭게 진동할 수 있고, 따라서 슬라이더(2)를 고 효율로 이동시킬 수 있다. 즉, 아암부(68)는 지지부(71)에 대하여 진동 요소(6)의 진동을 용이하게 하는 기능을 갖고 있다.
또한, 지지부(71)는 아암부(68)보다도 강도가 높고 본질적으로는 강체이다. 이와 관련하여, "본질적으로 강체"라는 것은, 직선형 액츄에이터(1)의 사용 상태에 있어서 지지부(71)의 탄성변형을 실질적으로 무시할 수 있는 정도에로 지지부(71)의 강성이 높은 것을 의미한다. 이로써, 진동 요소(6)가 진동하는 경우에도, 진동 요소(6)의 자세를 확실히 유지 할 수 있다. 따라서, 진동 요소(6)의 이상 진동을 방지 할 수 있다.
또, 지지부(71)는 돌출부(66)로부터 먼 지지점으로서 기능하는 축(711)을 중심으로 회전하기 때문에, 돌출부(66)가 마모하는 경우에도 진동 요소(6)를 기울이는 일 없이 지지 할 수 있다. 따라서, 직선형 액튜에이터(1)의 특성을 유지 할 수있다.
또, 부착부(41)의 나사구멍(411)에 볼트(12)가 나사 결합 한다.
고정부(722)를 볼트(13)로 고정함으로써, 도 1의 가압부재(72)의 하측 EKSQ가 도 1의 지지부(71)의 우측 단부에 연결되어, 도 1의 상측 단부에 설치된 접촉부(721)가 볼트(12)의 선단부에 접촉한다(고정된다). 이 때, 접촉부(721)에는 오목부 또는 구멍(도면에는 도시하지 않음)이 형성되어 있고 또한 볼트(12)의 선단은 뾰족하기 때문에, 접촉부(721)와 볼트(12)간의 결합이 분리되는 것을 방지 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 이 가압부재(72)는 자연상태보다도 더욱 만곡되는 탄성변형 상태로 설치되어 있다. 따라서, 가압부재(72)는, 자연상태로 복귀하려고 하는 힘(탄성력), 즉 북원력을 발휘한다.
이러한 유형의 구조체를 제공함으로써, 가압부재(72)는 도 1의 지지부(71)의 우측 단부에 대하여 도 1에서 하방향의 힘을 가한다. 즉, 가압부재(72)는 지지부(71)가 도 1의 시계방향으로 회전하는 방향으로 지지부(71)를 가압한다. 이로써, 진동 요소(6)도 도 1의 하측 방향으로 가압되고, 진동 요소(6)의 돌출부(66)는 슬라이더(2)의 접촉부(도 1의 상측면)와 압축 접촉한다(즉, 압박한다). 즉, 가압부재(72)는 돌출부(66)가 슬라이더(2)와 압축 접촉하는 방향[즉, 지지부(71)가 도 1의 시계방향으로 회전하는 방향]으로 지지부(71)를 가압한다.
바꾸어 말하면, 슬라이더(2)는, 가압수단(7)의 가압력에 의해서 진동 요소(6)의 돌출부(66)와 롤러(51 및 52) 사이에 끼워진다(그 사이에 유지된다).
이런 방식으로, 가압부재(72)의 가압력에 의해서, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 슬라이더(2)의 접촉부와 압축 접촉하여[즉, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 슬라이더(2)의 접촉부와 마찰 접촉함], 돌출부(66)와 접촉부의 사이에 충분한 마찰력이 발생한다.
이 때, 아암부(68)는, 가압부재(72)의 가압력에 의해서 약간 굽혀진 상태로 된다.
또한, 상기 볼트(12)를 조작함으로써, 상기 가압부재(72)의 가압력을 조절할 수 있다.
즉, 볼트(12)를 소정방향으로 회전 조작하면, 볼트(12)가 도 1의 하측으로 이동하고, 가압부재(72)의 접촉부(721)도 도 1의 하측으로 이동하여, 가압부재(72)는 더 만곡한다(만곡의 정도가 증대한다). 따라서, 상기 가압부재(72)의 가압력이 증대한다.
한편, 볼트(12)를 역방향으로 회전 조작하면, 볼트(12)가 도 1의 상측으로 이동하고, 가압부재(72)의 접촉부(721)도 도 1의 상측으로 이동하여, 가압부재(72)의 만곡의 정도가 감소한다. 따라서, 상기 가압부재(72)의 가압력이 감소한다.
따라서, 상기 부착부(41) 및 볼트(12)가, 진동 요소(6)를 슬라이더(2)에 대해서 가압하는 힘을 조절하는 조절 기구를 형성한다.
이 조절 기구에 의해서, 상기 가압부재(72)의 가압력, 즉, 진동 요소(6)를 슬라이더(2)에 대해 가압하는 힘을 조절할 수 있기 때문에, 예컨대, 직선형 액츄에이터(1)의 조립후에, 가압부재(72)의 가압력을 미세하게 조정할 수 있고, 또한, 사용 등에 의해 발생하는 가압부재(72)의 성능이나 특성이 저하가 존재하는 경우에는, 가압부재(72)의 가압력을 적정치로 재조정 할 수 있다.
상기 진동 요소(6)가 진동하면, 슬라이더(2)는 진동 요소(6)로부터 마찰력(가압력)을 반복하여 받아서 길이 방향으로 이동한다(직선운동 한다). 이 때, 슬라이더(2)는, 롤러(51 및 52)에 의해서 이동 방향이 규제되면서(안내되면서), 원활 하고 확실하게 이동할 수 있고, 또한, 홈(511 및 521)에 의해서 롤러(51 및 52)로부터의 이탈이 방지된다.
이 진동 요소(6)는 통상의 모터 등에 비해서 소형(박형) 요소이다.
본 발명에서는, 이 진동 요소(6)를 이용하여 슬라이더(2)를 이동시키는 것에 의해서, 직선형 액츄에이터(1) 전체를 소형화할 수 있고, 특히 박형화(도 2의 좌우 방향의 폭을 소형화할 수 있다)할 수 있다.
이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 진동 요소(6)의 전극을 복수의 부분으로 분할하고, 그 복수의 부분 중 임의이 것에 대하여 선택적으로 전압을 인가하여 압전 소자를 부분적으로 구동함으로써, 면내의 종방향 및/또는 굴곡 진동을 임의로 선택할 수 있다. 즉, 진동 요소(6)의 각 전극에 대한 통전 패턴(통전상태)을 선택함으로써 진동 요소(6)의 진동 패턴(진동 상태)을 변경하여, 진동 요소(6)의 돌출부(66)의 진동(진동 변위)의 방향을 바꾼다. 따라서, 슬라이더(2)를 도 1의 좌측 및 우측(정방향 및 역방향)의 양측방향으로 이동시킬 수 있다. 이하, 구체적인 예에 근거해서 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 진동 요소(6)는 거의, 직사각형의 판형상을 갖도록 형성되어 있다. 진동 요소(6)는 도 3의 상측으로부터 순서대로 적층된 4개의 전극(61a, 61b, 61c 및 61d)과, 판형상의 압전 소자(62)와, 보강판(진동판)(63)과, 판형상의 압전 소자(64)와, 판형상의 4개의 전극(65a, 65b, 65c 및 65d)(도 3에서 전극(65a, 65b, 65c 및 65d)은 도시하지 않고, 참조 부호만을 괄호에 넣어 도시함)으로 구성되어 있다. 또, 도 3에서는, 전술한 요소들의 각각의 두께를 과장해서 도시하고 있다.
압전 소자(62, 64)는 직사각형을 갖도록 형성되고, 그리고 교류 전압을 인가하는 것에 의해, 그 길이 방향(긴 변의 방향)으로 신장 또는 수축한다. 압전 소자(62, 64)의 구성 재료에는 특별한 제한이 없고, 티탄산 지르콘산 연(PZT), 수정, 니오브산 리듐, 티탄산 바륨, 티탄산 연, 메타니오브산 연, 폴리불화 비닐리덴, 아연 니오브산 연, 스칸듐 니오브산 연 등의 다양한 종류의 재료를 사용하는 것이 가능하다.
압전 소자(62, 64)는, 보강판(63)의 양면에 각각 고정되어 있다.
진동 요소(6)에 있어서는, 상기 압전 소자(62)를 4개의 직사각형 영역으로 거의 동일하게 분할(구분) 하고, 분할된 영역에 직사각형 전극(61a, 61b, 61c 및 61d)이 각각 설치된다. 동일하게, 상기 압전 소자(64)를 4개의 영역으로 분할(구분)하고, 분할된 영역에, 직사각형 전극(65a, 65b, 65c 및 65d)이 각각 설치되어 있다. 이 경우에, 전극(61a, 61b, 61c 및 61d)의 하측에 전극(65a, 65b, 65c 및 65d)이 각각 배열되어 있다.
한쪽의 대각선상의 전극(61a, 61c)과 그 하부에 위치하는 전극(65a, 65c)은모두 전기적으로 접속된다. 동일하게, 다른 쪽의 대각선상의 전극(61b, 61d)과, 이들의 하부에 위치하는 전극(65b, 65d)은 모두 전기적으로 접속(이하, "전기적으로 접속"을 단순히 "접속"이라 칭한다) 되어 있다.
상기 보강판(63)은, 진동 요소(6) 전체를 보강하는 기능을 갖고 있고, 진동 요소(6)의 과 진동, 외력 등에 의한 손상을 방지한다. 보강판(63)의 구성 재료에는 특별한 제한이 없지만, 예를 들면 스테인레스강, 알루미늄 또는 알루미늄합금, 티탄 또는 티탄 합금, 동 또는 동계 합금 등의 각종 금속재료가 바람직하다.
보강판(63)은, 압전 소자(62, 64)보다도 두께가 얇은(작은)것이 바람직하다. 따라서, 진동 요소(6)를 고효율로 진동시킬 수 있다.
보강판(63)은, 압전 소자(62, 64)에 대한 공통 전극으로서의 기능도 갖고 있다. 즉, 압전 소자(62)에는, 전극(61a, 61b, 61c, 6ld)으로부터 선택된 소정의 전극과 보강판(63)에 의해서 교류 전압이 인가되고, 압전 소자(64)에는, 전극(65a, 65b, 65c, 65d)으로부터 선택된 소정의 전극과 보강판(63)에 의해서 교류 전압이 인가된다.
압전 소자(62, 64)의 거의 전체에 교류 전압이 인가되면, 압전 소자(62, 64)는 종방향으로 반복적으로 팽창 및 수축한다. 이 동작에 수반하여, 보강판(63)도 길이 방향으로 반복적으로 신축한다. 즉, 압전 소자(62, 64)의 거의 전체에 걸쳐 교류 전압이 인가되면, 진동 요소(6)은, 길이 방향(긴 변의 방향)으로 미소한 진폭으로 진동(종방향으로 진동함)하여, 돌출부(66)가 종방향 진동(왕복 운동)한다.
도 3에서 보강판(63)의 우측 단부에 돌출부(66)가 일체적으로 형성되어 있다.
이 돌출부(66)는, 보강판(63)의 폭방향(도 1의 좌우 방향) 중앙에 도 1의 하측의 짧은 변(601)측에 제공된다.
또한, 도 3에서 보강판(63)의 하단부에는, 탄성(가요성)을 갖는 아암부(68)가 일체적으로 형성되어 있다.
이 아암부(68)는 길이 방향과 거의 수직인 방향으로 돌출하도록 보강판(63)의 길이 방향(도 1의 상하 방향)의 거의 중앙에서 도 1에서 좌측의 긴 변(602)측에 제공된다. 상술한 바와 같이, 이 아암부(68)의 선단부(도 1의 좌측 단부)에는 고정부(722) 등이 일체적으로 형성되어 있다.
돌출부(66)가 슬라이더(2)에 접촉한 상태에서, 진동 요소(6)의 대각선상에 위치하는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)에, 이들 전극(61a, 61c, 65a , 65c)과 보강판(63) 사이에 교류 전압을 인가함으로써 전류가 통하면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 진동 요소(6)의 전극(61a, 61c, 65a, 65c)에 대응하는 부분이 화살표(a)방향으로 반복적으로 신축한다. 따라서, 진동 요소(6)의 돌출부(66)는 화살표(b)로 도시하는 경사진 방향으로 변위, 즉 진동(왕복 운동)하거나, 또는 화살표(c)로 도시하는 바와 같이, 거의 타원 형상을 따라 변위한다. 슬라이더(2)는 진동 요소(6)의 전극(61a, 61c, 65a, 65c)에 대응하는 부분이 신장 할 때 돌출부(66)로부터 마찰력(가압력)을 받고, 이러한 반복 마찰력(가압력)은 슬라이더(2)를 도 4의 좌측(즉, 역방향)으로 이동시킨다.
이 때, 전력이 공급되지 않는 진동 요소(6)의 다른 대각선상에 위치하는 전극(61b, 61d, 65b, 65d)은 진동 요소(6)의 진동을 검출하는 진동 검출수단으로서 사용된다.
상기와 반대의 상황에서, 진동 요소(6)의 다른 대각선상에 위치하는 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에, 이들 전극(61b, 6ld, 65b, 65d)과 보강판(63) 사이에 교류 전압이 전압을 가함으로써 전류가 통하면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 대응하는 부분이 화살표(a)방향으로 반복적으로 신축한다. 따라서, 진동 요소(6)의 돌출부(66)는 화살표(b)로 도시하는 경사진 방향으로 변위, 즉 진동(왕복 운동)하거나 또는 화살표(c)로 도시하는 바와 같이, 거의 타원 형상을 따라 변위, 즉 타원 진동(타원운동)한다. 슬라이더(2)는, 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 대응하는 부분이 신장 할때 돌출부(66)로부터 마찰력(가압력)을 받고, 이러한 반복 마찰력(가압력)은 슬라이더를 도 5의 우측(정방향)으로 이동시킨다.
이 때, 전력이 공급되지 않는 진동 요소(6)의 대각선상에 위치하는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)은 진동 요소(6)의 진동을 검출하는 진동 검출수단으로서 사용된다.
또, 도 4 및 도 5에서는, 진동 요소(6)의 변형을 과장해서 도시하며, 아암부(68)는 도시되어 있지 않다.
이와 관련하여, 상기 진동 요소(6)의 형상 및 크기와 돌출부(66)의 위치 등을 적절히 선택하여 굴곡 진동(도 4 및 도 5의 가로방향의 진동)의 공진 주파수를 종진동의 주파수와 거의 동일한 정도로 함으로써, 진동 요소(6)의 종진동과 굴곡진동이 동시에 실행될 수 있고, 이에 의해 돌출부(66)를 도 4 및 도 5의 화살표(c)로 도시하는 바와 같이 거의 타원 형상에 따라 변위(타원진동)시킬 수 있다. 또한, 종래 알려져 있는 것과 같이 종진동과 굴곡진동을 별도로 위상을 변화시켜 구동시킴으로써, 타원진동의 자축과 부축의 비(주축/부축)를 변화시킬 수 있다.
또한, 슬라이더(2)가 진동 요소(6)에 의해서 직접 구동(이동)되기 때문에, 구조를 경량화 및 소형화(빅형화)하는 특별한 이점을 갖는다. 또한, 구조체를 매우 간소화할 수 있고, 제조 비용을 저감 할 수 있다.
또한, 진동 요소(6)의 면내 진동이 슬라이더(2)의 직선운동(이동)으로 직접 변환되기 때문에, 이 변환에 따르는 에너지 손실이 적고, 슬라이더(2)를 고효율로 구동 할 수 있다.
또한, 진동 요소(6)는 통상의 모터와 같이 자력에 의해서 구동하는 경우와 다른 상기와 같은 마찰력(가압력)에 의해서 슬라이더(2)를 구동하기 때문에, 구동력이 높다. 이 때문에, 임의의 변속 기구(감속 기구)를 사용하는 일 없이 슬라이더(2)를 충분한 힘으로 구동 할 수 있다.
압전 소자(62, 64)에 전압을 가하는 교류 전압의 주파수는, 특별히 한정되지는 않지만, 진동 요소(6)의 진동(종진동)의 공진 주파수와 거의 같은 정도인 것이 바람직하다. 따라서, 진동 요소(6)의 진폭이 커져, 슬라이더(2)를 고효율로 구동 할 수 있다.
이러한 구조에서는, 슬라이더(2)의 굴곡 진동의 공진 주파수와, 진동 요소(6)의 진동의 주파수의 m 배(단, m은 모든 자연수임)가 실질적으로 일치하지 않고,또한, 슬라이더(2)의 굴곡진동의 공진 주파수의 n배(단, n은 모든 자연수임)와 진동 요소(6)의 진동의 주파수가 실질적으로 일치하지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.
따라서, 슬라이더(2)의 굴곡 공진을 보다 확실하게 방지하는 것이 가능하고, 이에 의해서 슬라이더(2)를 원활하고 안정적으로 이동시킬 수 있다.
다음에, 통전 회로(20)에 대해서 설명한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 통전 회로(20)는, 발진 회로(81), 증폭 회로(82 ) 및 이동량 제어 회로(83)를 구비한 구동 회로(8)와, 스위치(9)를 갖고 있다.
스위치(9)는통전 전극과 진동 검출수단으로서 이용되는 전극 사이를 전환하는 전환 수단이며, 스위치(9)의 전환에 의해서, 슬라이더(2)의 이동 방향이 전환된다.
이 스위치(9)는, 연동하는 2개의 스위치부(91, 92)를 포함한다. 진동 요소(6)의 전극(61d)은 스위치부(91)의 단자(97)에 접속되어, 전극(61a)은 스위치부(92)의 단자(98)에 접속되어 있다.
또한, 스위치부(91)의 단자(93) 및 스위치부(92)의 단자(96)는 구동 회로(8)의 증폭회로(82)의 출력측에 접속되어 있고, 증폭회로(82)로부터 각 단자(93, 96)에 각각 교류 전압이 인가된다.
또한, 진동 요소(6)의 보강판(63)은 지면에 접지되어 있다.
또한, 스위치부(91)의 단자(94) 및 스위치부(92)의 단자(95)는 각각 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측에 접속되어 있다.
다음에, 도 6에 근거하여, 직선형 액츄에이터(1)의 작용을 설명한다.
전원 스위치가 온(ON)으로 된 상태에 있어서, 슬라이더(2)의 이동 방향 및 이동량의 지시가 있으면, 그 지시에 근거하여 스위치(9) 및 구동 회로(8)의 이동량 제어 회로(83)가 작동한다.
지시가 슬라이더(2)를 도 6의 상방향(정방향)으로 이동시키는 것을 나타내는 경우에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 스위치(9)의 단자(93)와 단자(97)가 접속되고, 단자(95)와 단자(98)가 접속하도록 스위치(9)가 전환된다. 이로써, 구동 회로(8)의 증폭회로(82)의 출력측이 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 도통하고, 그리고 진동 요소(6)의 전극(61a, 61c, 65a, 65c)이 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측에 도통한다.
구동 회로(8)의 발진 회로(81) 및 증폭회로(82)는 각각 이동량 제어 회로(83)에 의해서 제어된다.
발진 회로(81)로부터 출력된 교류 전압은, 증폭회로(82)에 의해서 증폭된 다음, 전극(61b, 61d, 65b, 65d)과 보강판(63)의 사이에 인가된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 대응하는 부분이 각각 반복적으로 신축하고, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 도 5의 화살표(b)로 도시하는 경사진 방향으로 진동(왕복 운동)하며, 또한 화살표(c)로 도시하는 바와 같이, 타원 진동(타원운동)하여, 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 대응하는 부분이 신장 할때 슬라이더(2)가 돌출부(66)로부터 마찰력(가압력)을 받고, 이러한 반복 마찰력(가압력)에 의해서 슬라이더(2)가 도 6의 상측(정방향)으로 이동한다.
이 때, 슬라이더(2)는 롤러(51, 52)에 의해서 이동 방향이 규제(안내)되면서, 원활하고 확실하게 이동할 수 있고, 또한, 홈(511, 521)에 의해서 롤러(51, 52)로부터의 이탈이 저지된다.
한편, 전류가 통전류가 공급되지 않는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)은 검출 전극을 형성하고, 이 검출 전극은 각 전극(61a, 61c, 65a, 65c)과 보강판(63) 사이에 유도되는 전압(유도 전압)의 검출에 사용된다.
상기 검출된 유도 전압(검출 전압)은 발진 회로(81)에 입력된 다음, 발진 회로(81)는, 그 검출 전압에 근거하여 진동 요소(6)의 진폭이 최대, 즉, 검출 전압이 최대가 되는 주파수(공진 주파수)를 갖는 교류 전압을 출력한다. 이로써, 슬라이더(2)를 효율적으로 이동시킬 수 있다.
또한, 이동량 제어 회로(83)는 지시된 슬라이더(2)의 이동량(목표치)에 근거하여 각 전극으로의 통전을 제어한다.
즉, 이동량 제어 회로(83)는, 슬라이더(2)의 이동량이 지시된 슬라이더(2)의 이동량(목표치)에 도달할 때까지 발진 회로(81) 및 증폭회로(82)를 작동시키고, 진동 요소(6)을 구동하여 슬라이더(2)를 이동시킨다.
이 때, 슬라이더(2)가 도 1의 우측으로 너무 멀리 이동하면, 돌출부(21)가 롤러(51)에 접촉하고, 이에 의해, 슬라이더(2)의 이동이 규제되어, 롤러(51)로부터의 슬라이더(2)의 이탈이 저지된다.
상기와 반대의 상황에서, 슬라이더(2)를 도 6의 하방향(역방향)으로 이동시키는 것을 나타내는 지시의 경우에는, 스위치(9)의 단자(94)와 단자(97)가 접속하고, 단자(96)가 단자(98)와 접속하도록 스위치(9)가 전환된다. 이로써, 구동 회로(8)의 증폭회로(82)의 출력측이 진동 요소(6)의 전극(61a, 61c, 65a, 65c)과 도통하고, 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)이 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측과 도통한다. 다른 동작은, 상기 슬라이더(2)를 도 6의 상방향으로 이동시키는 것을 나타내는 지시의 경우와 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다. 그러나, 상기와 동일한 방식으로, 슬라이더(2)가 도 1의 좌측으로 지나치게 이동하면, 돌출부(22)가 롤러(52)에 접촉하여, 슬라이더(2)의 이동이 규제되고, 롤러(52)로부터의 슬라이더(2)의 이탈이 저지된다.
이 제 1 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 의하면, 직선형 액츄에이터(1)의 소형화(박형화)를 도모할 수 있는 이점 이외에, 슬라이더(2)를 이동시키는데 통상의 모터를 사용하지 않기 때문에, 통상의 모터와 같은 전자 노이즈를 완전히 제거할 수 있거나, 또는 전자 노이즈가 존재하는 경우에도 그러한 노이즈가 적다는 이점이 있다. 따라서, 주변의 기기에 영향을 미치지 않는다.
그리고, 슬라이더(2)가 롤러(51, 52)에 의해서 지지되어 있으므로, 마찰저항을 저감할 수 있고, 이에 의해 슬라이더(2)를 원활하고 확실하게 직선적으로 이동시킬 수 있다.
또한, 슬라이더(2)가 구동되지 않을 때(정지 상태), 즉, 어느 쪽의 전극에도 전류가 통하지 않는 때에는, 돌출부(66)가 슬라이더(2)와 압축 접촉하고, 돌출부(66)와 슬라이더(2)간의 마찰력에 의해, 슬라이더(2)를 정지 상태로 유지할 수 있다. 즉, 슬라이더(2)가 이동하는 것을 저지하여, 슬라이더(2)를 소정의 위치에 유지 할 수 있다.
또한, 슬라이더(2)를 정방향 및 역방향(좌우 양방향)으로 이동시킬 수 있으므로, 범용성이 넓다.
또한, 하나의 진동 요소(6)에 의해서 슬라이더(2)를 양방향으로 이동시킬 수 있으므로, 이동 방향마다 전용의 진동 요소를 설치하는 경우에 비해서, 부품 수를 적게 할 수 있고, 이것은 제조를 용이하게 하고, 직선형 액츄에이터(1) 전체를 소형 및 경량으로 한다는 이점을 갖는다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 조립할 때, 부품을 우측으로부터 조립하지 않고 도 2의 일 면(도 2의 좌측)으로부터 베이스(4)에 부품을 조립함으로써 조립을 실행할 수 있어, 조립을 용이하고 신속하게 실행할 수 있는 이점도 있다.
또, 본 실시 형태에서, 슬라이더(2)는 2개의 롤러(51, 52)에 의해서 이동 가능하게 지지되어 있지만, 본 발명에서는, 슬라이더를 이동 가능하게 지지하는 3개 이상의 롤러를 설치하는 것도 가능하다.
다음에, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 2 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 직선형 액츄에이터의 제 2 실시 형태에 있어서의 진동 요소의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 2 실시 형태에 있어서의 회로 구성을 도시하는 블록도이다.
이하, 제 2 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 대해서, 전술한 제 l 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다.
제 2 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는, 슬라이더(2)가 정지 상태에 유지(보유)되는 제 1 모드와, 슬라이더(2)의 이동이 허용되는(즉, 슬라이더(2)가 자유 상태로 되는) 제 2 모드와, 슬라이더(2)가 정방향으로 이동하는 제 3 모드와, 슬라이더(2)가 역방향으로 이동하는 제 4 모드를 갖는다. 직선형 액츄에이터(1)는, 각 전극에 대한 통전 패턴의 선택에 의해서 진동 요소(6)의 진동 패턴을 변경하여 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구성되어 있다. 이하, 이 구조에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 이 진동 요소(6)에서는, 도 7의 압전 소자(62)의 상측에, 판형상의 5개의 전극(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)이 설치되고, 도 7의 압전 소자(64)의 하측에, 판형상의 5개의 전극(65a, 65b, 65c, 65d, 65e)(도 7에서 전극(65a, 65b, 65c, 65d, 65e)은 도시되지 않지만 참조 부호만을 괄호에 넣어 도시함)이 설치되어 있다.
즉, 압전 소자(62)를 4개의 직사각형의 영역으로 분할(구분)하고, 분할된 각 영역에, 직사각형 전극(61a, 61b, 61c, 61d)이 각각 설치된다. 동일하게, 압전 소자(64)를 4개의 영역으로 분할(구분)하고, 분할된 각 영역에, 직사각형 전극(65a, 65b, 65c, 65d)이 각각 설치되어 있다.
그리고, 압전 소자(62)의 중앙부에 직사각형 전극(61e)이 설치되고, 동일하게, 압전 소자(64)의 중앙부에 직사각형 전극(65e)이 설치되어 있다. 각 전극(61e , 65e)은 각각, 그 길이 방향(긴 변의 방향)이 진동 요소(6)의 길이 방향(긴 변의 방향)과 대략 일치하도록 배치되어 있다. 이들 전극(61e, 65e)은 각각, 검출 전극이며, 전극(61e, 65e)과 보강판(63)의 사이에 유도되는 전압(유도 전압), 즉, 진동 요소(6)의 진동의 길이 방향의 성분(종 진동 성분)에 의해 유도되는 전압(유도 전압)의 검출에 사용될 수 있다. 또한, 상기 전극(61e, 65e)은 각각 제 2 모드에 사용될 수 있다.
이와 관련하여, 전극(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)의 하부에는 전극(65a, 65b, 65c, 65d, 65e)이 각각 배치되어 있다.
한쪽의 대각선상의 전극(61a, 61c)과, 이들의 하부에 위치하는 전극(65a, 65c)은 모두 전기적으로 접속되고, 동일하게, 다른 쪽의 대각선상의 전극(61b, 61d)과, 이들의 하부에 위치하는 전극(65b, 65d)은 모두 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 동일하게, 중앙부의 전극(61e)과 그 하부에 위치하는 전극(65e)은 전기적으로 접속(이하, 단순히 "접속" 이라 칭한다) 되어 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 제 2 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)의 통전 회로(20)는, 발진 회로(81), 증폭회로(82) 및 이동량 제어 회로(83)를 구비한 구동 회로(8)와, 스위치(9)와, 스위치(16)를 갖고 있다.
스위치(9)는, 도통 전극과 진동 검출수단으로서 사용되는 전극 사이를 전환하는 전환 수단이며, 스위치(9)를 전환함으로써 슬라이더(2)의 이동 방향이 전환된다.
이 스위치(9)는, 연동하는 2개의 스위치부(91, 92)를 구비한다. 진동 요소(6)의 전극(61d)은 스위치부(91)의 단자(97)에 접속되고, 전극(61a)은 스위치부(92)의 단자(98)에 접속되어 있다.
그리고, 스위치부(91)의 단자(93) 및 스위치부(92)의 단자(96)는 구동 회로(8)의 증폭회로(82)의 출력측에 모두 접속되어 있고, 증폭회로(82)로부터 각 단자(93, 96)에 각각 교류 전압이 인가된다.
또한, 진동 요소(6)의 보강판(63)은 접지되어 있다.
또한, 스위치부(91)의 단자(94) 및 스위치부(92)의 단자(95)는 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측에 접속되어 있다.
스위치(16)은 연동하는 2개의 스위치부(161, 162)를 구비한다.
스위치부(161)의 단자(163)는, 스위치(9)의 단자(94, 95)에 접속되고 있고, 단자(164)는 진동 요소(6)의 전극(61e)에 접속되어 있다.
그리고, 스위치부(161)의 단자(167)는 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측에 접속되어 있다.
또한, 스위치부(162)의 단자(166)는 스위치(9)의 단자(98) 및 진동 요소(6)의 전극(61a)에 접속되어 있고, 단자(168)는 스위치(9)의 단자(97) 및 진동 요소(6)의 전극(61d)에 접속되어 있다.
또, 구동 회로(8)는 전술한 제 1 실시 형태로 동일하므로, 설명을 생략한다.
다음에, 전술한 각 모드에 대해서 설명한다.
제 1 모드에서는, 진동 요소(6)의 여진이 없다. 즉, 진동 요소(6)의 어느 전극에도 전류가 통하지 않는다. 이 경우는, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 슬라이더(2)와 압축 접촉하기 때문에, 돌출부(66)와 슬라이더(2)간의 마찰력에 의해, 슬라이더(2)를 정지 상태에 유지 할 수 있다. 즉, 슬라이더(2)가 이동하는 것을 방지하여, 슬라이더(2)를 소정의 위치에 유지 할 수 있다.
또한, 제 2 모드에서는, 슬라이더(2)의 이동 방향에 대하여 거의 수직인 방향으로 진동이 발생한다. 즉, 진동 요소(6)의 양쪽 대각선상의 전극(61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c, 65d)에 전류가 통하고, 이들의 전극(61a, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c, 65d)과 보강판(63)의 사이에 교류 전압을 인가한다. 이로써, 진동 요소(6)는 길이 방향(긴 변의 방향)으로 반복적으로 신축한다. 즉, 길이 방향으로 미소한 진폭으로 진동(종 진동)한다. 바꾸어 말하면, 진동 요소(6)의 돌출부(66)는 길이 방향(긴 변의 방향)으로 진동(왕복 운동) 한다.
진동 요소(6)가 수축하면, 슬라이더(2)는 돌출부(66)로부터 이격해서 슬라이더(20)와 돌출부(66) 사이의 마찰력을 제거하거나 또는 그러한 마찰력을 감소시켜, 슬라이더가 도 8의 상측 또는 하측을 향하여 어느 쪽 방향으로도 자유롭게 이동 할 수 있는 상태로 된다. 한편, 진동 요소(6)가 신장 할 때, 슬라이더(2)는 돌출부(66)로부터 가압력을 받는다. 그러나, 그 방향은, 슬라이더(2)의 길이 방향에 대하여 대략 수직인 방향이므로, 슬라이더(2)는 도 8의 상측 및 하측을 향하여 어느 방향으로도 이동하지 않는다.
따라서, 진동 요소(6)의 진동에 의해서 자유 상태가 형성되어, 슬라이더(2)를 도 8의 상측 또는 하측을 행하여 어느 방향으로도 자유롭게 이동시키는 것이 가능하다.
또한, 제 3 모드에서는, 적어도 슬라이더(2)의 이동 방향의 정방향으로 진동 변위 성분을 포함하는 진동이 발생한다. 즉, 진동 요소(6)의 대각선상에 위치하는전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 전류가 통하고, 이들 전극(61b, 61d, 65b, 65d)과 보강판(63)의 사이에 교류 전압이 인가된다. 이로써, 제 1 실시 형태에서 개시한 바와 같이, 슬라이더(2)는 도8의 상방향(정방향)으로 이동한다. 이 때, 진동 요소(6)의 다른 대각선상에 위치하는 전류가 통하지 않는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)은 진동 요소(6)의 진동을 검출하는 진동 검출수단으로서 이용된다.
또한, 제 4 모드에서는, 적어도 슬라이더(2)의 이동 방향의 역방향으로 진동 변위 성분을 포함하는 진동이 발생한다. 즉, 진동 요소(6)의 대각선상에 위치하는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)에 전류가 통하고, 이들 전극(61a, 61c, 65a, 65c)과 보강판(63)의 사이에 교류 전압이 인가된다. 이로써, 제 1 실시 형태에서 개시한 것과 같이, 슬라이더(2)는, 도 8의 하방향(역방향)으로 이동한다. 이 때, 진동 요소(6)의 대각선상에 위치하는 전류가 통하지 않는 전극(61b, 61d, 65b, 65d)은 진동 요소(6)의 진동을 검출하는 진동 검출수단으로서 이용된다.
다음에, 도 8에 근거하여, 직선형 액츄에이터(1)의 작용을 설명한다.
전원 스위치가 온으로 된 상태에 있어서, 슬라이더(2)의 정지/자유의 지시나, 슬라이더(2)의 이동 방향 및 이동량의 지시가 있으면, 거기에 근거하여, 스위치(9, 16) 및 구동 회로(8)의 이동량 제어 회로(83)가 작동한다. 즉, 상기 제 1 모드, 제 2 모드, 제 3 모드 및 제 4 모드 중 어느 하나가 상기 지시에 근거하여 설정된다.
슬라이더(2)가 도 8의 상방향(정방향)으로 이동하는 것을 나타내는 지시(제 3 모드)의 경우에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 스위치(l6)의 단자(163)와 단자(167)가 접속하고, 단자(165)와 단자(168)가 접속하도록 스위치(l6)가 전환되고, 그리고, 스위치(9)의 단자(93)와 단자(97)가 접속하고, 단자(95)와 단자(98)가 접속하도록 스위치(9)가 전환된다. 이로써, 구동 회로(8)의 증폭회로(82)의 출력측이 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 도통하고, 진동 요소(6)의 전극(61a, 61c, 65a, 65c)이 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측에 도통한다.
구동 회로(8)의 발진 회로(81) 및 증폭회로(82)는 모두 이동량 제어 회로(83)에 의해서 제어된다.
발진 회로(81)로부터 출력되는 교류 전압은 증폭회로(82)에서 증폭된 다음, 전극(61b, 61d, 65b, 65d)과 보강판(63)의 사이에 인가된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 진동 요소(6)의 전극(61b, 6ld, 65b, 65d)에 대응하는 부분이 각각 반복적으로 신축하고, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 도 5의 화살표(b)로 도시하는 경사진 방향으로 진동(왕복 운동)하거나 또는 화살표(c)로 도시하는 바와 같이, 타원진동(타원운동)하여, 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 대응하는 부분이 신장 할때 슬라이더(2)가 돌출부(66)로부터 마찰력(가압력)을 받고, 이러한 반복 마찰력(가압력)에 의해서, 슬라이더(2)가 도 8의 상방향(정방향)으로 이동한다.
이 때, 전류가 통하지 않는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)은 검출 전극을 형성하고, 전극(61a, 61c, 65a, 65c)과 보강판(63)의 사이에 유도되는 전압(유도 전압)의 검출에 사용될 수 있다.
검출된 유도 전압(검출 전압)은, 발진 회로(81)에 입력된 다음, 그러한 검출 전압에 근거하여, 발진 회로(81)가, 진동 요소(6)의 진폭이 최대로 되는, 즉 검출전압이 최대로 되는 주파수(공진 주파수)를 갖는 교류 전압을 출력한다. 이로써, 슬라이더(2)를 효율적으로 이동시킬 수 있다.
또한, 이동량 제어 회로(83)는 지시된 슬라이더(2)의 이동량(목표치)에 근거하여 각 전극으로의 통전을 제어한다.
즉, 슬라이더(2)의 이동량이 지시된 슬라이더(2)의 이동량(목표치)에 도달할 때까지 이동량 제어 회로(83)가 발진 회로(81) 및 증폭회로(82)를 작동시켜, 진동 요소(6)를 구동하고, 슬라이더(2)를 이동시킨다.
상기와 반대의 상황에서, 슬라이더(2)를 도 8의 하방향(역방향)으로 이동시키는 것을 나타내는 지시(제 4 모드)의 경우에는, 스위치(16)의 단자(163)와 단자(167)가 접속하고, 단자(165)와 단자(168)가 접속하도록 스위치(16)가 전환되고, 그리고 스위치(9)의 단자(94)와 단자(97)가 접속되고, 단자(96)와 단자(98)가 접속하도록 스위치(9)가 전환된다. 이로써, 구동 회로(8)의 증폭회로(82)의 출력측이 진동 요소(6)의 전극(61a, 61c, 65a, 65c)에 도통하고, 그리고 진동 요소(6)의 전극(61b, 61d, 65b, 65d)이 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측과 도통한다. 다른 동작은, 상기 슬라이더(2)를 도 8의 상방향으로 이동시키는 것을 나타내는 지시의 경우로 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
또한, 슬라이더(2)를 정지 상태에 유지하는 지시(제 1 모드)의 경우에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 스위치(16)의 단자(163)와 단자(167)가 접속하고, 단자(165)와 단자(168)가 접속하도록 스위치(16)가 전환된다.
그리고, 이동량 제어 회로(83)는 발진 회로(81) 및 증폭회로(82)를 작동시키지 않는다. 즉, 진동 요소(6)의 어느 전극에도 교류 전압이 인가되지 않는다.
진동 요소(6)의 돌출부(66)가 슬라이더(2)에 압축 접촉하고, 돌출부(66)와 슬라이더(2)간의 마찰력에 의해, 슬라이더(2)가 정지 상태에 유지된다. 즉, 슬라이더(2)가 이동하는 것이 저지되어, 슬라이더(2)가 소정의 위치에 유지된다.
또, 제 1 모드의 경우에는, 진동 요소(6)의 어느 전극에도 교류 전압이 인가되지 않는 한 스위치(9, 16)가 임의의 방식으로 전환될 수도 있다.
또한, 슬라이더(2)를 자유 상태로 하는 지시(제 2 모드)의 경우에는, 스위치(16)의 단자(164)와 단자(l67)과 접속하고, 단자(166)와 단자(168)가 접속하도록 스위치(16)가 전환된다. 이로써, 구동 회로(8)의 증폭회로(82)의 출력측이 진동 요소(6)의 전극(61a, 61b, 61c, 6ld, 65a, 65b, 65c, 65d)과 도통하고, 그리고 진동 요소(6)의 전극(61e, 65e)이 구동 회로(8)의 발진 회로(81)의 입력측과 도통한다.
발진 회로(81)로부터 출력되는 교류 전압은, 증폭회로(82)에 의해서 증폭된 다음, 전극(6la, 61b, 61c, 61d, 65a, 65b, 65c, 65d)과 보강판(63)의 사이에 인가된다. 이로써, 상술한 바와 같이, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 길이 방향으로 진동(왕복 운동)하고, 슬라이더(2)는 도 8의 상측 또는 하측을 향하여 어느 방향으러도 자유롭게 이동할 수 있도록 자유 상태가 된다.
이 때, 각 전극(61e, 65e)으로부터, 전극(61e, 65e)과 보강판(63)의 사이에 유도되는 전압(유도 전압)이 검출된다. 그 검출된 유도 전압(검출 전압)은 발진 회로(8l)에 입력된 다음, 그 검출 전압에 근거하여, 발진 회로(81)가 진동 요소(6)의 종 진동의 진폭이 최대로 되는, 즉 검출 전압이 최대가 되는 주파수를 갖는 교류 전압을 출력한다. 이로써, 슬라이더(2)를 보다 원활히 이동시킬 수 있다.
이와 관련하여, 제 2 모드의 경우에는 스위치(9)가 임의의 방식으로 전환될 수도 있다.
이 제 2 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는 전술한 제 1 실시 형태와 동일한 결과를 얻는다.
그리고, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 슬라이더(2)가 정지 상태를 유지하는 상태, 즉 고 마찰 상태와, 슬라이더(2)가 이동 가능하게 되는 상태(즉, 슬라이더(2)가 자유 상태가 됨), 즉 저 마찰 상태와, 슬라이더(2)가 정방향으로 이동하는 상태와, 슬라이더(2)가 역방향으로 이동하는 상태의 4가지 상태로부터, 임의의 상태를 선택 할 수 있으므로, 범용성이 넓다.
또, 전술의 진동 요소(6)에 있어서는, 액츄에이터(1)를 구동하기 위한 전극이 4 부분으로 분할되는 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 이것은 종 진동과 굴곡 진동을 선택적으로 발생시키기 위한 일례일 뿐이며, 본 발명에서는, 진동 요소(6)의 구조 및 구동 방법이 전술한 것에 한정되지 않는다.
다음에, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 3 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 9는 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 3 실시 형태를 도시하는 평면도이다. 도 9를 이용하는 이하의 설명에서는, 도 9의 상측을 "상부", 하측을 "하부", 우측을 "오른쪽", 좌측을 "왼쪽"이라 칭한다.
이하, 제 3 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 대해서, 전술한 제 1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 설명을 생략한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 제 3 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에서는, 진동 요소(6)의 긴 변(602)이 슬라이더(2)의 이동 방향(길이 방향)과 대략 평행하도록, 즉, 진동 요소(6)의 짧은 변(601)이 슬라이더(2)의 이동 방향과 대략 수직이 되도록 진동 요소(6)가 설치된다.
이로써, 직선형 액츄에이터(1)를 보다 소형화(상하 방향으로 작게)할 수 있다.
또한, 진동 요소(6)의 돌출부[슬라이더(2)에 접촉하는 부분](66)은 보강판(63)의 복수의 위치(도면의 구성에서는 2 위치)에 설치된다. 하나의 돌출부(66)는 보강판(63)의 하측의 긴 변(602)의 우측 단부에 설정되어 있고, 다른 돌출부(66)는 보강판(63)의 하측의 긴 변(602)의 좌측의 단부에 설치된다.
따라서, 진동 요소(6)의 이격된 2개의 돌출부(66)에 의해서 슬라이더(2)에 교대로 마찰력(가압력)을 가함으로써 슬라이더(2)를 이동시킬 수 있고, 하나의 돌출부(66)로 슬라이더(2)를 이동시키는 경우에 비해서 슬라이더(2)를 강한 힘으로 이동시킬 수 있다.
또한, 아암부(68)은 도중에 만곡(굴곡)되어 있고, 이 아암부(68)의 선단부(좌측 단부)에는, 볼트(13)가 삽입되는 구멍(681)이 형성되어 있다.
이 진동 요소(6)는, 상기 아암부(68)의 구멍(681) 근방의 베이스(4)에 형성된 나사구멍(도시 안함)에 볼트(13)로 고정되어 있다. 즉, 진동 요소(6)는 아암부(68)에 의해서 지지되어 있다. 따라서, 진동 요소(6)는 자유롭게 진동할 수 있고,비교적 큰 진폭에서 진동한다.
그리고, 진동 요소(6)는 상기 아암부(68)에 의해서 하방향으로 가압되고, 이 가압력에 의해, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 슬라이더(2)의 접촉부(상측면)에 압축 접촉한다(눌려진다).
따라서, 아암부(68)는 진동 요소(6)를 슬라이더(2)에 대해 가압하는 가압수단을 형성한다.
이 제 3 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는 전술한 제 1 실시 형태와 동일한 결과를 얻는다.
이 경우에, 제 3 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는 전술한 제 1 실시 형태와 유사한 가압수단(7)을 구비할 수도 있다.
또한, 전술한 제 2 실시 형태와 같이, 슬라이더(2)가 정지 상태에 유지되는 제 1 모드와, 슬라이더(2)의 이동이 가능하게 되는(즉, 슬라이더(2)가 자유상태로 되는) 제 2 모드와, 슬라이더(2)가 정방향으로 이동하는 제 3 모드와, 슬라이더(2)가 역방향으로 이동하는 제 4 모드가 제공될 수도 있다.
다음에, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 4 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 10은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 4 실시 형태를 도시하는 단면 평면도이다. 도 11은 도 10에 도시하는 직선형 액츄에이터의 B-B선을 따라 취한 단면도이다. 또, 이하의 설명에서는, 도 10의 상측을 "상부", 하측을 "하부", 우측을 "오른쪽", 좌측을 "왼쪽"이라고 한다.
이하, 제 4 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 대해서, 전술한 제 1, 제 2또는 제 3 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다.
이들 도면에 도시하는 바와 같이, 제 4 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는 복수의 판 형상의 액츄에이터 유닛(10)을 구비한다.
이 경우에, 직선형 액츄에이터(1)는 서로 평행하게 배열된 한쌍의 판 형상의 베이스(42, 43)를 구비하며, 이들 베이스(42, 43)는 각 액츄에이터 유닛(10)에 의해서 공용된다. 베이스(42)는 도 11의 좌측 단부에 배치되고, 베이스(43)는 도 11의 우측 단부에 배치되어 있다.
각 액츄에이터 유닛(10)은 거의 평행한 면내에 적층 배열로 구성되어 있다.
즉, 액츄에이터 유닛(10)에서, 슬라이더(2)의 이동 방향(배열 방향)이 대략 일치하고, 또한, 슬라이더(2)는 진동 요소(6)(액츄에이터 유닛(10))의 두께 방향으로 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 각 슬라이더(2)는 도 11의 가로방향에 일렬로 배열되어 있다.
이렇게 각 액츄에이터 유닛(10)을 포개는 것에 의해서, 각 슬라이더(2)를 집중(집적) 시킬 수 있다.
각 진동 요소(6)는 아암부(68)의 구멍(681)을 관통하는 공통 축(141)에 의해서 지지되어, 그 축(141)에 고정되어 있다.
각 진동 요소(6)의 사이, 도 11의 좌측에서 베이스(42)와 진동 요소(6)의 사이, 및 도 11의 우측에서 베이스(43)와 진동 요소(6)의 사이에서, 아암부(68)의 구멍(681)에 대응하는 위치에는, 스페이서(144)가 설치되어 있다.
도 11에서 축(141)의 좌측 단부는, 예컨대 베이스(42)에 형성되어 있는 구멍(421)에, 예컨대, 압축 삽입에 의해서 고정된다.
한편, 도 11의 축(141)의 우측 단부에는, 너트(143)와 나사 결합하는 나사(142)가 형성되어 있다. 도 1의 축(141)의 우측 단부는, 베이스(43)에 형성된 구멍(431)을 통해서 삽입되고, 그리고 너트(143)를 나사(142)에 나사결합함으로써, 베이스(43)가 스페이서(144)와 너트(143) 사이에 유지되어, 축(141)이 베이스(143)에 고정된다.
또한, 각 롤러(52)는 정방향 역방향으로 회전 가능한 공통 축(523)에 의해서 지지되어 있다.
도 11의 상기 축(523)의 좌측 단부는, 예컨대, 압축 삽입에 의해서 베이스(42)에 형성되어 있는 구멍(422)에 고정된다.
한편, 도 11에서 축(523)의 우측 단부에는, 2개의 너트(525, 526)가 나사 결합하는 나사(524)가 형성되어 있다. 도 11에서 축(523)의 우측 단부는 베이스(43)에 형성되어 있는 구멍(432)을 통해 삽입되고, 그리고 베이스(43)를 그 사이에 개재하여 너트(525) 및 너트(526)를 나사(524)에 나사 결합함으로써, 베이스(43)가 너트(525)와 너트(526) 사이에 유지되어, 축(523)이 베이스(43)에 고정된다.
마찬가지로, 각 롤러(51)는, 정방향 및 역방향의 양방향으로 회전가능한 공통 축(513)에 의해서 지지되어 있다.
도 11에서 상기 축(513)의 좌측의 단부는, 예컨대, 압축 삽입에 의해서 베이스(44)에 형성된 구멍(도 11에는 도시 안됨)에 고정된다.
한편, 도 11에서 축(5l3)의 우측 단부에는, 2개의 너트(도 11에는 도시 안됨)가 나사 결합되는 나사(도 1에는 도시 안됨)가 형성되어 있다. 도 11에서 축(513)의 우측 단부는, 베이스(43)에 형성된 구멍(도 11에는 도시 안됨)을 통해서 삽입되고, 그리고 베이스(43)를 사이에 개재하여 2개의 너트를 나사에 나사결합함으로써, 베이스(43)가 2개의 너트 사이에 유지되어, 축(513)이 베이스(43)에 고정된다.
여기서, 각 액츄에이터 유닛의 구성 및 동작은 전술한 제 1, 제 2 또는 제 3실시 형태와 거의 같으므로, 그 설명은 생략한다.
이 제 4 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는 전술한 제 1, 제 2 또는 제 3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이 경우에, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 각 액츄에이터 유닛(10)이 진동 요소(6)의 두께 방향에 겹쳐 있기 때문에, 직선형 액츄에이터(1)를 보다 소형화 할 수 있다.
또한, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 각 액츄에이터 유닛(10)이 판 형상(평면형상)을 갖도록 형성되므로, 그들을 용이하게 겹칠(적층)수 있고, 조립을 용이하게 실행할 수 있다.
전술한 각 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는 다양한 전자 장치 등에 설치되어 사용될 수 있다.
예를 들면, 도 12에 도시하는 바와 같이, 직선형 액츄에이터(1)는 점자 표시 장치에서 점자를 구동하는데 사용될 수 있다.
상기 점자 표시 장치는 기판(15)을 구비하고, 그 기판(15)에는 복수의 구멍(151)이 형성되어 있다. 각 구멍(151)은 점자를 형성하도록 배열되어 있다. 또, 도 12에는, 3개의 구멍(151)이 일렬로 배열되어 있다.
직선형 액츄에이터(1)는 전술한 제 4 실시 형태와 같이, 복수의 액츄에이터 유닛(10)을 갖고 있다.
각 액츄에이터 유닛(10)의 슬라이더(2)는 막대 형상을 하고 있고, 도 12에서 각 슬라이더(2)의 상측 단부(선단부)에는, 하나의 점자의 점을 형성하는 핀(23)이 형성되어 있다.
액츄에이터 유닛(10)에서, 슬라이더(2)의 이동 방향은 전술한 제 4 실시 형태의 것과 거의 일치하고, 또한, 슬라이더(2)는 진동 요소(6)의 두께 방향으로 겹치고, 대응하는 구멍(151)에 핀(23)이 삽입되는 배열로 되어 있다.
이 직선형 액츄에이터(1)는 표시될 점자(점자 패턴)에 근거하여 구동 및 제어되고, 각 액츄에이터 유닛(10)에 있어서, 각각, 진동 요소(6)의 구동에 의해서, 슬라이더(2)가 도 12의 상방향으로 이동하면, 핀(23)의 선단부(231)가 구멍(151)으로부터 돌출하고, 그리고 반대의 상황에서, 슬라이더(2)가 도 12의 하방향으로 이동하면, 핀(23)의 선단부(231)가 구멍(151)내로 후퇴한다.
이와 관련하여, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 용도는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은, 상기 점자의 구동 외에, 예컨대, 휴대전화(PHS를 포함함), 휴대형 텔레비젼, 영상 전화 등에서 안테나를 구동하기 위한 것 등의 각종 전자 장치에 적용될 수 있다.
다음에, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 5 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 13은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 5 실시 형태에 따른 진동 요소를 도시하는 사시도이다. 또, 이하의 설명에서는, 도 13의 상측을 "상부", 하측을 "하부", 우측을 "오른쪽", 좌측을 "왼쪽"이라 한다.
이하, 제 5 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 대해서, 전술한 제 1 내지 제 4 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다.
제 2 실시 형태에서 기재한 제 1 내지 제 4 모드에 부가하여, 제 5 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)는 종 진동과 굴곡 진동을 조합하는 제 5 모드 및 제 6 모드가 추가로 구비된다. 이들 모드는 제 1 내지 제 4 모드와 같이, 각 전극(61a-61f, 65a-65f)에 대한 통전 패턴을 변화시킴으로써 임의로 선택될 수 있다.
이러한 직선형 액츄에이터(1)의 진동 요소(6)는, 제 2 실시 형태의 검출 전극(61e, 65e) 대신에, 도 13의 압전 소자(62)의 상측에 전극(61f)을 구비하고, 또한, 도 13의 하측에 전극(65f)을 구비한다. 이들 전극(61f, 65f)은 진동 요소(6)의 길이 방향의 길이와 대략 동일치수를 갖는 직사각형의 판 형상을 가지며, 진동 요소(6)의 길이 방향에 따라 그 중앙부에 배치된다. 또한, 전극(61f, 65f)은 진동 요소(6)의 양면상에(정면과 배면 사이) 전기적으로 접속된다. 또한, 전극(61f, 65f)은 다른 전극(61a∼61d, 65a∼65d)과 동일한 방법으로 통전 회로((20)측에 전기적으로 접속된다(도시 안함).
도 14는, 도 13에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서 진동 요소의 진동상태를 도시하는 평면도이다.
이 직선형 액츄에이터(1)의 제 5 모드에서는, 진동 요소(6)의 대각선상에 위치하는 전극(61b, 61d, 65b, 65d)에 전류가 통하고, 이들 각 전극과 보강판(63)의 사이에 교류 전압이 인가된다. 그 다음, 이들 전극에 대응하는 진동 요소(6)의 부분이 반복적으로 신축하여, 진동 요소(6)의 전체가 굴곡 진동한다. 이 굴곡 진동에 의해서, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 도 14에 화살표(b)로 도시하는 경사진 방향으로 진동(왕복 운동)하거나 또는, 화살표(c)로 도시하는 바와 같이 타원 진동(타원운동)한다. 이로써, 슬라이더(2)가 돌출부(66)로부터 반복하여 마찰력(가압력)을 받고, 도 14의 우측(정방향)으로 이동한다.
또한, 제 5 모드에서는, 진동 요소(6)의 중앙부의 전극(61f, 65f)에 전류가 통한다. 그 다음, 인가된 교류 전압에 의해서, 대응하는 진동 요소(6)의 부분이 반복적으로 신축하여, 진동 요소(6)의 전체가 길이 방향으로 미소 진폭으로 종 진동 한다. 이러한 종 진동에 의해서, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 슬라이더(2)에 가하는 가압력이 증가되어, 슬라이더(2)를 제 3 모드보다도 강한 힘으로 이동시킨다. 따라서, 직선형 액츄에이터(1)의 구동력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
여기서, 제 5 모드에 있어서, 전류가 인가되지 않는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)은 진동 요소(6)의 진동을 검출하는 진동 검출수단을 구성한다. 직선형 액츄에이터(1)의 구동시에, 이들 전극은 전류가 통하는 전극(6lb, 61d, 61f, 65b, 65d, 65f)과 보강판(63)의 사이에 유도되는 전압(유도 전압)을 검출하고, 그러한 검출 전압은 발진 회로(81)에 입력된다. 발진 회로(81)는 검출된 유도 전압에 근거하여, 진동 요소(6)의 진폭이 최대, 즉 검출된 유도 전압이 최대가 되는 주파수(공진 주파수)를 갖는 교류 전압을 출력한다. 따라서, 슬라이더(2)를 효율적으로 이동시킬 수 있는 이점이 있다. 이와 관련하여, 이들 전류가 통하지 않고 있는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)의 작용은 제 1 실시 형태와 동일하다.
도 15는, 도 13에 도시하는 직선형 액츄에이터에 있어서의 진동 요소의 진동상태를 도시하는 평면도이다.
이 직선형 액츄에이터(1)의 제 6 모드에서는, 진동 요소(6)의 대각선상에 위치하는 전극(61a, 61c, 65a, 65c)에 전류가 통하고, 그리고 진동 요소(6)의 중앙부의 전극(61f, 65f)에 전류가 통한다. 그 다음, 진동 요소(6)가 제 5 모드와 대칭적으로(그와 반대로) 진동하여, 슬라이더(2)를 도 15의 좌측(역방향)으로 슬라이드 시킨다. 이로써, 슬라이더(2)의 역방향의 이동에 관해서도, 높은 구동력을 얻을 수 있는 이점이 있다. 이 경우, 전류가 통하지 않는 다른 전극(61b, 61d, 65b, 65d)은 진동 요소(6)의 진동을 검출하는 진동 검출수단을 구성한다. 이들의 작용 효과는, 제 5 모드에 있어서의 전극(61a, 61c, 65a, 65c)의 작용 효과와 동일하다.
또한, 이 직선형 액츄에이터(1)에 있어서, 아암부(68)는 구동시에 있어서의 종 진동 및 굴곡 진동의 양자의 진동 절(node)을 지지하고, 이 진동 절은 진동 요소(6)의 측면에 있다. 진동 절의 이 위치의 적절한 결정은, 진동 해석 또는 당업자에게 자명한 범위 내의 다른 방법으로 실행될 수도 있다. 예를 들면, 전극(61a-61d, 65a-65d)이 진동 요소(6)의 길이 방향 및 폭방향에 대칭적으로 설치될 경우에는, 이 진동 요소(6)의 대략 중앙부근이 진동 절을 구성한다. 아암부(68)가 그러한 위치에 제공되면, 아암부(68)로부터 외측으로의 진동 누설(진동 낭비)을 억제하는 것이 가능하므로, 슬라이더(2)를 효율적으로 구동할 수 있는 이점이 있다.
또한, 이 직선형 액츄에이터(1)에 있어서, 보강판(63)과, 돌출부(66)와, 아암부(68)를 단일의 부재에 의해서 일체적으로 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 이들 부품의 결합이 강화될 수 있으므로, 진동 요소(6)의 진동을 효과적으로 슬라이더(2)에 전달할 수 있고, 진동 요소(6)를 보다 확실하게 지지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 이들 각 변형예는, 제 1 내지 제 4 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 적용해도 좋다.
도 16은 도 13에 도시한 직선형 액츄에이터의 진동 요소의 구동 특성을 도시하는 그래프이다.
이 그래프에 도시된 진동 요소(6)의 진동 특성에서는, 수평 축은 진동 주파수(Hz)를 나타내고, 수직 축은 임피던스(Ω)를 나타낸다. 또, 이 진동 주파수는, 구동시에 있어서의 진동 요소(6)의 진동 주파수이다. 또한, 임피던스는 누르지 않고 있는 상태에서 압전 소자(62, 64)의 임피던스이다.
이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 상기와 같이 종 진동과 굴곡 진동을 조합함으로써, 진동 요소(6)의 돌출부(66)가 보다 큰 가압력으로 슬라이(2)를 가압한다.이와 관련하여, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 진동 요소(6)의 종 진동의 공진 주파수(f1)와 굴곡진동의 공진 주파수(f2)가 다르도록(어긋나도록) 진동 요소(6)의 여러 가지 조건이 설정된다. 이로써, 가압 상태에서는, 공진점 근방에 있어서, 압전 소자(62, 64)의 임피던스 변화가 적게 되고, 또한 임피던스가 커져, 종 진동과 굴곡 진동의 공진 주파수가 불명확하게 된다. 따라서, 넓은 주파수대에서 종 진동 및 굴곡 진동을 결합해서 여진하는 것이 가능하고, 또한 진동 요소(6)의 구동시의 공급 전력을 안정화할 수 있는 이점이 있다.
또, 이들 공진 주파수(f1, f2)는 임피던스가 극소가 될 때의 진동 주파수(구동 주파수)이다(도 16 참조).
또한, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 진동 요소(6)가 종 진동의 공진 주파수(f1)와 굴곡 진동의 공진 주파수(f2) 사이의 소정의 진동 주파수(구동 주파수)로 구동된다.
이 경우, 진동 요소(6)의 구동 주파수가 종진동의 공진 주파수(f1)에 도달하면, 가압력이 증가하는 방향의 진동 진폭이 커지므로, 진동 요소(6)의 돌출부(66)와 슬라이더(2) 사이의 마찰력이 커져 구동력이 증가한다(즉, 보다 큰 구동력 시스템을 형성한다).
또한, 진동 요소(6)의 구동 주파수가 굴곡진동의 공진 주파수(f2)에 도달하면, 슬라이더(2)의 이동 방향으로 진동 요소(6)의 돌출부(66)의 진동 변위의 성분이 커져, 진동 요소(6)에 의한 1회의 진동에 의해서 전달되는 양이 커지고, 이에 의해 구동 속도가 높아진다(즉, 고속 시스템을 형성함).
이러한 방법으로, 종 진동의 공진 주파수(f1)와 굴곡진동의 공진 주파수(f2)를 바꾸고, 또 f1과 f2 사이의 주파수대에서 구동 주파수를 적절히 설정(선택)함으로써, 예컨대, 구동력이나 구동 속도에 관한 임의의 구동 특성을 얻을 수 있다.
또한, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 굴곡 진동의 공진 주파수(f2)는 종진동의 공진 주파수(f1)보다도 약 0.5 내지 3% 정도 큰 것이 바람직하고, 약 1 내지 2% 정도 큰 것이 보다 바람직하다.
굴곡진동의 공진 주파수(f2)와 종진동의 공진 주파수(f1)의 차를 상기 범위 내에 설정함으로써, 가압상태에서 종진동과 굴곡진동이 동시에 일어나기 때문에(즉, 조합됨), 마찰력과 구동력을 동시에 얻을 수 있고, 양호한 구동 특성을 얻을 수 있다.
또, 이것에 한정되지 않고, 종진동의 공진 주파수(f1)가 굴곡진동의 공진 주파수(f2)보다 크게될 수도 있다. 이 경우, 종진동의 공진 주파수(f1)는 굴곡진동의 공진 주파수(f2)보다도 약 0.5 내지 3% 정도 큰 것이 바람직하고, 약 1 내지 2%정도 큰 것이 보다 바람직하다. 또한, 보다 큰 전력을 투입하고 큰 기계적 출력을 얻기 위해서는, 구동 주파수에 있어서, 임피던스를 내리는 것이 바람직하다. 즉, 이들 공진 주파수(f1, f2)가 동일하지 않은 한 어떠한 배열도 사용될 수 있다.
또한, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 굴곡진동의 공진 주파수(f2)에서의 임피던스가 종진동의 공진 주파수(f1)에서의 임피던스보다 크고, 또한, 공진 주파수(f1, f2)의 사이에서, 매우 큰 임피던스를 갖는 주파수(f3)가 존재한다. 이와 관련하여, 진동 요소(6)는 이 종진동의 공진 주파수(f1)와 굴곡진동의 공진 주파수(f2)의 사이의 소정의 구동 주파수에서 구동되는 것이 바람직하고, 주파수(f2, f3) 사이의 소정의 구동 주파수에서 구동되는 것이 보다 바람직하다.
이로써, 진동 요소(6)의 구동시에 종진동과 굴곡진동의 진동 위상을 변화된진동 위상으로 발생시키는 것이 가능하다. 따라서, 돌출부(66)를 타원궤도(c)(도 14 및 도 15참조)에 따라 진동시킬 수 있고, 이에 의해 진동 요소(6)로부터 슬라이더(2)에 대하여, 슬라이더(2)에 어떠한 복원력도 가함이 없이 양호한 효율로 힘을 가하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 이 제 5 실시 형태에서는, 직선형 액츄에이터(1)를 효율적으로 가동시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 6 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 17은 본 발명의 직선형 액츄에이터의 제 6 실시 형태를 도시하는 단면 평면도이다. 또, 이하의 설명에서는, 도 17의 상측을 "상부", 하측을 "하부", 우측을 "오른쪽", 좌측을 "왼쪽"이라고 한다.
이하, 제 6 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 대해서, 전술한 제 4 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 제 6 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에서는, 그 액츄에이터 유닛(10)의 진동 요소(6)의 보강판(63)에, 탄성(가요성)을 갖는 한 쌍(2개)의 아암부(68)가 일체적으로 형성되어 있다.
한 쌍의 아암부(68)는 보강판(63)의 길이 방향(도 17의 상하 방향)의 거의 중앙에 설치되어 보강판(63)에 대해서 상호 반대 방향으로(도 17에서 대칭적으로) 돌출하며, 이들 방향은 그 사이에 개재되는 보강 판(63)의 종방향에 거의 수직이다.
제 6 실시 형태의 직선형 액츄에이터(1)에 의하면, 전술한 제 4 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 직선형 액츄에이터(1)에서는, 진동 요소(6)에 한 쌍의 아암부(68)가 설치되므로, 지지에 대한 강성이 높고, 구동의 반작용 등의 외력에 대해서도 안정된 지지를 달성하는 것이 가능하다. 게다가, 아암부(68)는 대칭이므로, 우측 방향의 구동 특성과 좌측 방향의 구동 특성에 대한 영향을 균일화하는 것이 가능하고, 좌우 방향(정방향 및 역방향)의 특성이 같은 직선형 액츄에이터를 실현 할 수 있다.
또, 이 제 6 실시 형태에서는, 직선형 액츄에이터(1)에 있어서의 액츄에이터 유닛(10)의 수는 복수이지만, 본 발명에서는 액츄에이터 유닛(10)의 수는, 하나일 수도 있다.
또한, 이 제 6 실시 형태에 전술한 제 5 실시 형태를 적용해도 좋다.
이상, 본 발명의 직선형 액츄에이터를, 도시한 실시 형태에 근거해서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 각부의 구성을 동일하거나 유사한 기능을 갖는 임의의 구성으로 대체하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에서는, 상기 각 실시 형태의 임의의 2 이상의 구성(특징)을 적절히 조합할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는, 진동 요소의 형상 및 구조는, 도시한 구성에 한정되지 않고, 예컨대, 압전 소자가 단 하나인 구성이나, 보강 판을 갖지 않는 구성이나, 슬라이더와 접촉하는 부분을 향해서 폭이 점차 감소하는 형상을 갖는 구성 등의 다른 구성을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 하나의 진동 요소(6)가 하나의 액츄에이터 유닛(10)에 설치되었지만, 본 발명에서는, 하나의 액츄에이터 유닛(10)에 복수의 진동 요소(6)가 설치될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 진동 요소를 이용하여 슬라이더를 이동시키기 때문에, 즉, 진동 요소를 이용하여 슬라이더를 직접 구동하고, 그리고 그 슬라이더가 복수의 롤러에 의해서 지지되어 있기 때문에, 마찰 저항을 저감하는 것이 가능하고, 이에 의해 슬라이더를 원활하고 확실하게 직선적으로 이동시킬 수 있다. 또한, 진동 요소를 이용하여 슬라이더를 이동시키는 것에 의해, 즉 진동 요소를 이용하여 슬라이더를 직선적으로 구동하는 것에 의해, 직선형 액츄에이터 전체의 소형화, 특히 박형화할 수 있다. 또한, 직선형 액츄에이터의 구조를 간소화할 수 있고, 제조 비용을 저감 할 수 있다. 또, 통상의 모터를 사용하지 않기 때문에, 전자 노이즈를 완벽히 제거하는 것이 가능하고, 전자 노이즈가 존재하는 경우에도, 그러한 노이즈는 적기 때문에, 그러한 노이즈가 주변기기에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 산업에 광범위하게 적용된다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 액츄에이터 유닛을 구비한 직선형 액츄에이터로서, 상기 액츄에이터 유닛이, 슬라이더와, 상기 슬라이더를 이동 가능하게 지지하는 복수의 롤러와, 상기 슬라이더에 접촉해서 슬라이더와 마찰 접촉하고, 적어도 하나의 압전 소자를 구비하는, 직선형 액츄에이터에 있어서,
    상기 적어도 하나의 압전 소자에 교류 전압이 인가될 때 상기 진동 요소가 진동하고, 그 진동에 의해서 상기 슬라이더에 반복적으로 힘이 가해져 상기 슬라이더를 직선적으로 이동시키는
    직선형 액츄에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 액츄에이터 유닛이 복수의 액츄에이터 유닛을 구비하는
    직선형 액츄에이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    복수의 액츄에이터 유닛은 실질적으로 평행한 면내에 적층 배열로 각각 제공되는
    직선형 액츄에이터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 유닛의 롤러를 회전 가능하게 지지하는 적어도 하나의 공통축과,
    상기 액츄에이터 유닛의 진동 요소를 지지하는 적어도 하나의 공통축을 더 포함하는
    직선형 액츄에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 요소는 다수의 진동 모드를 포함하는 진동 패턴을 가지며, 상기 다수의 진동 모드는, 상기 슬라이더를 정지 상태에 유지하는 제 1 모드와, 상기 슬라이더의 이동을 가능하게 하는 제 2 모드와, 상기 슬라이더를 정방향으로 이동시키는 제 3 모드와, 상기 슬라이더를 역방향으로 이동시키는 제 4 모드를 포함하고, 상기 진동 요소의 진동 패턴을 변경함으로써, 상기 제 1 모드와, 상기 제 2 모드와, 상기 제 3 모드와, 상기 제 4 모드로부터 어느 하나의 모드를 선택할 수 있는
    직선형 액츄에이터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 요소는 다수의 진동 모드를 포함하는 진동 패턴을 가지며, 상기 다수의 진동 모드는, 상기 슬라이더를 정지 상태에 유지하는 제 1 모드와, 상기 슬라이더의 이동을 가능하게 하는 제 2 모드와, 상기 슬라이더를 정방향으로 이동시키는 제 3 모드와, 상기 슬라이더를 역방향으로 이동시키는 제 4 모드를 포함하고, 상기 진동 요소는 복수로 분할된 전극을 갖고 있어서, 상기 전극을 거쳐서 상기 압전 소자에 교류 전압이 인가될 때 진동 요소가 진동하고, 상기 진동 요소의 각 전극에 대한 교류 전압의 인가 패턴을 변경함으로써, 상기 제 1 모드와, 상기 제 2 모드와, 상기 제 3 모드와, 상기 제 4 모드로부터 어느 하나의 모드를 선택할 수 있는
    직선형 액츄에이터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤러를 회전 가능하게 지지하기 위해 대응하는 롤로의 중앙에 위치된 적어도 하나의 축을 더 포함하고, 상기 슬라이더는 롤러에 의해 지지될 홈 내에 위치되며, 상기 축의 직경은 슬라이더가 지지되는 롤러의 부분보다 작은
    직선형 액츄에이터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더는 활주부를 가지며, 상기 활주부는 막대 형상 또는 판 형상으로 되어 있는
    직선형 액츄에이터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 진동 요소는 판 형상을 하고 있고, 상기 진동 요소와 상기 슬라이더가 실질적으로 동일 평면에 위치하는
    직선형 액츄에이터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 요소는, 적어도 판 형상의 압전 소자와 금속재료로 구성된 적어도 하나의 보강 판을 포함하는 적층체로부터 구성되는
    직선형 액츄에이터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 진동 요소로부터 돌출하여 설치되어 상기 진동 요소를 지지하는 아암부를 구비하고, 상기 진동 요소는, 상기 아암부에 의해서 상기 슬라이더와 접촉하도록 가압되며, 상기 진동 요소는 슬라이더에 접촉하는 부분을 가지며, 상기 아암부와 상기 접촉부는 보강 판상에 일체적으로 형성되어 있는
    직선형 액츄에이터.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 진동 요소를 상기 슬라이더와 접촉하도록 가압하는 가압 수단을 더 포함하고,
    상기 진동 요소는 그 진동 요소로부터 돌출하여 설치되어 진동 요소를 지지하는 아암부를 구비하고, 상기 진동 요소는 슬라이더에 접촉하는 부분을 가지며, 상기 가압 수단의 적어도 일부와, 상기 아암부와, 상기 접촉부는 보강 판상에 일체적으로 형성되어 있는
    직선형 액츄에이터.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가압수단은, 상기 진동 요소를 상기 슬라이더에 대해 가압하는 힘을 조절하는 조절 기구를 구비하고, 상기 조절 기구의 적어도 일부는 상기 보강판상에일체적으로 형성되어 있는
    직선형 액츄에이터.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 요소는 슬라이더에 접촉하는 부분을 가지며, 상기 접촉부는 상기 슬라이더의 이동 방향에 있어서의 상기 복수의 롤러 중 2개의 롤러 사이에 위치되는
    직선형 액츄에이터.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더는 굴곡 진동의 공진 주파수를 가지며, 상기 직선형 액츄에이터는, 상기 슬라이더의 굴곡 진동의 공진 주파수와 상기 진동 요소의 진동의 주파수의 m 배(단, m은 모든 자연수)가 실질적으로 일치하지 않도록 그리고 상기 슬라이더의 굴곡 진동의 공진 주파수의 n 배(단, n은 모든 자연수)와 상기 진동 요소의 진동의 주파수가 실질적으로 일치하지 않도록 구성되어 있는
    직선형 액츄에이터.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더의 이동을 규제하는 이동 규제 수단을 더 포함하는
    직선형 액츄에이터.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 규제 수단은 상기 슬라이더에 설치되고, 그리고 상기 롤러에 접촉함으로써 슬라이더의 이동을 규제하는 적어도 하나의 돌출부를 포함하는
    직선형 액츄에이터.
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